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Artigo

Potassium (K+) gradients serve as a mobile energy source in plant vascular tissues

Resumo

O nutriente mineral essencial potássio (K+) é o cátion inorgânico mais importante para as plantas e é reconhecido como um fator limitante para a produtividade e qualidade das culturas. No entanto, apenas parcialmente se compreende como o K+ contribui para a produtividade das plantas. K+ é usado como um soluto ativo importante para manter o turgor e para conduzir mudanças irreversíveis e reversíveis no volume da pilha. K+ também desempenha um papel importante em numerosos processos metabólicos, por exemplo, servindo como um cofator essencial de enzimas. Aqui, nós fornecemos evidências para um papel adicional, previamente não reconhecido do K+ no crescimento da planta. Ao combinar diversas abordagens experimentais com a simulação computacional de células, mostramos que K+ circulando no floema serve como um armazenamento descentralizado de energia que pode ser usado para superar as limitações locais de energia. Modificação pós-translacional do canal K+ de Arabidopsis AKT2, expresso por floema, aproveita esta “bateria de potássio”, que então auxilia eficientemente a membrana plasmática H+-ATPase na energização dos processos de (re)carregamento do floema transmembrana



Abstract

The essential mineral nutrient potassium (K+) is the most important inorganic cation for plants and is recognized as a limiting factor for crop yield and quality. Nonetheless, it is only partially understood how K+ contributes to plant productivity. K+ is used as a major active solute to maintain turgor and to drive irreversible and reversible changes in cell volume. K+ also plays an important role in numerous metabolic processes, for example, by serving as an essential cofactor of enzymes. Here, we provide evidence for an additional, previously unrecognized role of K+ in plant growth. By combining diverse experimental approaches with computational cell simulation, we show that K+ circulating in the phloem serves as a decentralized energy storage that can be used to overcome local energy limitations. Posttranslational modification of the phloem-expressed Arabidopsis K+ channel AKT2 taps this “potassium battery,” which then efficiently assists the plasma membrane H+-ATPase in energizing the transmembrane phloem (re)loading processes.


P. Gajdanowicz
E. Michard
M. Sandmann
M. Rocha
L. G. G. Corrêa
S. J. Ramírez-Aguilar
J. L. Gomez-Porras
W. González
J. B. Thibaud
J. T. van Dongen
I. Dreyer

2011 - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Palavras-chave:

Gating de canal, condição de limitação de energia, recarga de floema, regulação pós-translacional, canal de potássio

Termos de indexação:

Nutrição mineral, crescimento vegetal, floema, metabolismo energético, transporte de nutrientes, produtividade agrícola

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